JP2014081295A

JP2014081295A - 測定装置及び測定方法

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Publication number: JP2014081295A
Application number: JP2012229727A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kobayashi; 勝之小林
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができる測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】互いに異なる複数の周波数帯域を有する被測定信号を処理するＲＦ処理部２０と、ＲＦ処理部２０の出力信号をキャプチャする波形キャプチャ部３０と、キャプチャした波形データについて測定を行う測定部１１と、周波数帯域指示信号をＲＦ処理部２０に出力する周波数帯域指示装置４０と、を備え、周波数帯域指示装置４０は周波数帯域指示信号を出力してから待機時間が経過したことを条件に波形データのキャプチャを波形キャプチャ部３０に開始させ、測定部１１は周波数帯域指示装置４０が新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を出力してから待機時間が経過するまでの間に測定を行う構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の周波数帯域を有する信号を測定する測定装置及測定方法に関する。

従来、この種の測定装置としては、特許文献１記載の信号分析装置が知られている。特許文献１記載のものは、第１の周波数範囲に亘る入力信号のパワーを測定する受信部と、測定データを元に周波数軸及び時間軸の２次元座標上にパワーの大きさの変化を認識可能に示したスペクトログラムを表示部に表示させるグラフ生成手段と、第２の周波数範囲と第２の時間範囲とで囲まれたゾーンマーカをスペクトログラム上に表示するゾーンマーカ生成手段と、を備えている。

ここで、受信部は、掃引部、ローカルオシレータ部、ミキサ部を有し、中間周波数の信号を出力するようになっている。ローカルオシレータ部は、掃引部から周波数の指示を受けて、ローカル周波数の信号を発振してミキサ部に送るようになっている。ミキサ部は、観察対象である周波数の信号とローカル周波数の信号とをミキシングして中間周波数の信号に変換して出力するようになっている。

前述の構成により、特許文献１記載のものは、解析対象とする信号の周波数を一方の座標軸、分析した時間を他方の座標軸とする座標上に各周波数の成分の大きさをパラメータとして３次元状にスペクトログラムを表示し、その表示の中に所望の領域を設定することにより、試験者に解析結果を観察させるようになっている。

特開２００９−２５０７１７号公報

しかしながら、従来のものは、ローカルオシレータ部が掃引部から周波数の指示を受けてからローカル周波数の信号が安定するまでの安定時間が経過するまでは、ミキサ部が出力する中間周波数の信号が安定しないので、その安定時間に余裕を持たせた時間だけ待機するようになっていた。そのため、従来のものは、互いに異なる複数の周波数帯域（例えば、８００ＭＨｚ帯域と２ＧＨｚ帯域）を有する信号を測定する場合、周波数帯域を切り替える度に所定時間待機する必要があるので、測定時間の短縮化が図れないという課題があった。

具体的には、従来のものは、図５（ａ）に示すように、１つの周波数帯域に５つのキャリア信号１〜５が含まれている場合は、キャリア信号１〜５の各波形データをキャプチャでき、測定が可能であった。

一方、従来のものは、図５（ｂ）に示すように、例えば、８００ＭＨｚ帯域の周波数帯域Ａにキャリア信号１〜３が含まれ、２ＧＨｚ帯域の周波数帯域Ｂにキャリア信号４、５が含まれているような場合は、周波数帯域Ａ及びＢの波形データを一括してキャプチャできないので、周波数帯域Ａでの測定後に周波数帯域Ｂでの測定を行う必要がある。そのため、従来のものは、周波数帯域を切り替える度に所定時間待機する必要があるので、測定時間の短縮化が図れないという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができる測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る測定装置は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する被測定信号を処理するアナログ回路（２０）と、前記アナログ回路の出力信号に含まれる波形データをデジタル値に変換してキャプチャする波形キャプチャ手段（３０）と、前記波形キャプチャ手段がキャプチャした波形データについて所定の測定を行う測定手段（１１）と、を備えた測定装置（１０）であって、前記周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を前記アナログ回路に出力する周波数帯域指示装置（４０）を備え、前記周波数帯域指示装置は、前記周波数帯域指示信号を出力してから予め定められた待機時間が経過したことを条件に前記波形データのキャプチャを前記波形キャプチャ手段に開始させるものであり、前記測定手段は、前記周波数帯域指示装置が新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を出力してから前記待機時間が経過するまでの間に前記測定を行うものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１に係る測定装置は、測定手段が、周波数帯域指示装置が新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を出力してから待機時間が経過するまでの間に測定を行うので、待機時間と並行して測定を行うことができる。したがって、本発明の請求項１に係る測定装置は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができる。

本発明の請求項２に係る測定装置は、前記アナログ回路は、指定された周波数帯域で掃引可能な局部発振周波数を有する局部発振信号を発振する局部発振器（２２）と、前記局部発振器に前記局部発振周波数を掃引させる局部発振周波数掃引手段（２３）と、前記被測定信号と前記局部発振器の出力信号とを混合して前記被測定信号を中間周波数信号に変換する周波数変換手段（２１）と、を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項２に係る測定装置は、被測定信号を中間周波数信号に変換するアナログ回路において、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができる。

本発明の請求項３に係る測定装置は、前記周波数帯域指示装置は、前記局部発振周波数を掃引させる周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を前記局部発振周波数掃引手段に出力する周波数帯域指示手段（４１）を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項３に係る測定装置は、局部発振周波数を掃引させる周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を局部発振周波数掃引手段に出力し、アナログ回路に対して被測定信号を中間周波数信号に変換させることができる。

本発明の請求項４に係る測定方法は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する被測定信号を処理するアナログ回路（２０）と、前記アナログ回路の出力信号に含まれる波形データをデジタル値に変換してキャプチャする波形キャプチャ手段（３０）と、前記波形キャプチャ手段がキャプチャした波形データについて所定の測定を行う測定手段（１１）と、を備えた測定装置（１０）を用いた測定方法であって、前記周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を前記アナログ回路に出力する周波数帯域指示ステップ（Ｓ１１、Ｓ１５）と、前記周波数帯域指示ステップにおいて前記周波数帯域指示信号が出力されてから予め定められた待機時間が経過したことを条件に前記波形データのキャプチャを前記波形キャプチャ手段に開始させるキャプチャ開始指示ステップ（Ｓ３３）と、前記周波数帯域指示ステップにおいて新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号が出力されたことを条件に前記待機時間内に前記測定を行う測定ステップ（Ｓ１８）と、を含む構成を有している。

この構成により、本発明の請求項４に係る測定方法は、測定ステップにおいて、周波数帯域指示ステップで新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を出力してから待機時間が経過するまでの間に測定を行うので、待機時間と並行して測定を行うことができる。したがって、本発明の請求項４に係る測定方法は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができる。

本発明は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができるという効果を有する測定装置及び測定方法を提供することができるものである。

本発明に係る測定装置の一実施形態におけるスペクトラムアナライザのブロック構成図である。本発明に係る測定装置の一実施形態におけるスペクトラムアナライザのメインルーチンのフローチャートである。本発明に係る測定装置の一実施形態におけるスペクトラムアナライザのサブルーチンのフローチャートである。本発明に係る測定装置の一実施形態におけるスペクトラムアナライザのタイミングチャートである。複数の周波数帯域を有する被測定信号の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の測定装置をスペクトラムアナライザに適用した例を挙げて説明する。

まず、本発明に係るスペクトラムアナライザの一実施形態における構成について図１に基づき説明する。

図１に示すように、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１０は、ＲＦ（Radio Frequency）処理部２０、波形キャプチャ部３０、周波数帯域指示装置４０、測定部１１、表示部１２を備えている。スペクトラムアナライザ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、各種インタフェースが接続される入出力回路等を備えたマイクロコンピュータを含む。スペクトラムアナライザ１０は、ＲＯＭに予め格納された制御プログラムを実行させることにより、マイクロコンピュータを、ＲＦ処理部２０、波形キャプチャ部３０、周波数帯域指示装置４０、測定部１１、表示部１２として機能させるようになっている。このスペクトラムアナライザ１０は、本発明に係る測定装置を構成する。

ＲＦ処理部２０は、信号混合器２１、局部発振器２２、掃引制御部２３、フィルタ２４を備えている。このＲＦ処理部２０は、本発明に係るアナログ回路を構成する。

信号混合器２１は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する被測定信号と局部発振器２２からの局部発振信号とを混合して出力するようになっている。この信号混合器２１は、本発明に係る周波数変換手段を構成する。なお、この種の被測定信号を出力するものとしては、例えば、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）によるＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution-Advanced）と呼ばれる通信規格に従ったマルチキャリア信号を送信する移動端末基地局の送信装置がある。

局部発振器２２は、指定された周波数帯域で掃引可能な局部発振周波数を有する局部発振信号を発振し、局部発振信号を信号混合器２１に出力するようになっている。

掃引制御部２３は、局部発振器２２に対して、図示しない操作部を試験者が操作することによって指定された基準周波数、掃引幅、取得サンプル数等に応じて局部発振信号の周波数を所定ステップで掃引させるようになっている。この掃引制御部２３は、本発明に係る局部発振周波数掃引手段を構成する。

フィルタ２４は、被測定信号と局部発振信号との差又は和の周波数成分のうち、例えば差の周波数成分を含む中間周波数信号を抽出するようになっている。

波形キャプチャ部３０は、フィルタ２４が出力する中間周波数信号をアナログ値の信号からデジタル値の信号に変換するＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）３１と、中間周波数信号に含まれる波形データをキャプチャ（捕捉）する波形メモリ３２と、を備えている。この波形キャプチャ部３０は、本発明に係る波形キャプチャ手段を構成する。

周波数帯域指示装置４０は、周波数帯域指示部４１、待機時間計測部４２、キャプチャ開始指示部４３、測定開始指示部４４を備えている。

周波数帯域指示部４１は、局部発振器２２が局部発振周波数を掃引する周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を掃引制御部２３、待機時間計測部４２及び測定開始指示部４４に出力するようになっている。この周波数帯域指示部４１は、本発明に係る周波数帯域指示手段を構成する。

待機時間計測部４２は、周波数帯域指示部４１から周波数帯域指示信号を受信した時刻から予め定められた待機時間が経過したことを条件に、待機時間が経過したことを示す待機時間経過信号をキャプチャ開始指示部４３に出力するようになっている。ここで、待機時間は、周波数帯域指示信号を受信した時刻からアナログ回路であるＲＦ処理部２０の動作が安定するまでの時間を予め実験やシミュレーションにより求めた時間であり、例えば数百ミリ秒である。

キャプチャ開始指示部４３は、待機時間計測部４２から待機時間経過信号を受信すると、波形キャプチャ部３０に波形データのキャプチャを開始させるためのキャプチャ開始信号を波形キャプチャ部３０に出力するようになっている。

測定開始指示部４４は、周波数帯域指示部４１から周波数帯域指示信号を受信したことを条件に、測定部１１に測定を開始させるための測定開始信号を測定部１１に出力するようになっている。

測定部１１は、測定開始指示部４４から測定開始信号を受信すると、キャプチャ開始指示部４３がキャプチャした波形データを読み出して所定の測定を行うようになっている。例えば、測定部１１は、図示しない操作部によって試験者が定めた通信規格における測定項目の測定演算処理を行うものである。この測定部１１は、本発明に係る測定手段を構成する。

表示部１２は、測定部１１から測定結果のデータを受け取り、測定結果のデータを画面に表示するようになっている。

次に、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１０の動作について図１〜図５を用いて説明する。図２はメインルーチンのフローチャートであり、図３はサブルーチンのフローチャートである。図４は、周波数帯域指示装置４０の動作を主に説明するタイミングチャートである。なお、以下の説明では、被測定信号が、図５（ｂ）に示した周波数帯域Ａ（例えば８００ＭＨｚ帯域）の信号と、周波数帯域Ｂ（例えば２ＧＨｚ帯域）の信号と、を含むものとし、測定装置１０が周波数帯域をＡからＢに切り替えて測定する例を挙げて説明する。

周波数帯域指示部４１は、周波数帯域Ａを指示するための周波数帯域指示信号を示す周波数帯域指示信号ＡをＲＦ処理部２０、待機時間計測部４２及び測定開始指示部４４に出力する（ステップＳ１１）。ここで、測定開始指示部４４は、この時点では波形キャプチャ部３０に測定対象のデータがないので、周波数帯域指示信号Ａを受信しても無視する。

ＲＦ処理部２０においては、以下に示すように、周波数帯域Ａにおける中間周波数信号を出力する（ステップＳ１２）。

すなわち、掃引制御部２３は、局部発振器２２に対して、図示しない操作部を試験者が操作することによって指定した周波数帯域Ａの基準周波数、掃引幅、取得サンプル数等に応じて局部発振信号の周波数を所定ステップで掃引させる。

局部発振器２２は、周波数帯域Ａで掃引する局部発振周波数を有する局部発振信号を発振し、局部発振信号を信号混合器２１に出力する。

信号混合器２１は、被測定信号と局部発振器２２からの局部発振信号とを混合してフィルタ２４に出力する。

フィルタ２４は、例えば、被測定信号と局部発振信号との差の周波数成分を含む中間周波数信号を抽出し、波形キャプチャ部３０に出力する。

周波数帯域指示装置４０においては、図３に示す待機時間処理を行う（ステップＳ３０）。

すなわち、待機時間計測部４２は、周波数帯域指示部４１から周波数帯域指示信号Ａを受信した時刻から予め定められた待機時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１において、待機時間計測部４２は、待機時間が経過したと判断しなかった場合はステップＳ３１を繰り返す。

一方、ステップＳ３１において、待機時間計測部４２は、待機時間が経過したと判断した場合は、待機時間経過信号をキャプチャ開始指示部４３に出力する（ステップＳ３２）。

キャプチャ開始指示部４３は、周波数帯域Ａの波形データをキャプチャするためのキャプチャ開始信号Ａを波形キャプチャ部３０に出力し（ステップＳ３３）、図２に示したメインルーチンに戻る。

波形キャプチャ部３０は、キャプチャ開始信号Ａを受信したか否かを判断する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において、波形キャプチャ部３０は、キャプチャ開始信号Ａを受信したと判断しなかった場合はステップＳ１３を繰り返す。

一方、ステップＳ１３において、波形キャプチャ部３０は、キャプチャ開始信号Ａを受信したと判断した場合は、ＡＤＣ３１はフィルタ２４が出力する中間周波数信号をアナログ値の信号からデジタル値の信号に変換し、波形メモリ３２は中間周波数信号に含まれる周波数帯域Ａの波形データをキャプチャする（ステップＳ１４）。

周波数帯域指示部４１は、周波数帯域Ａに替えて新たに周波数帯域Ｂを指示するための周波数帯域指示信号を示す周波数帯域指示信号ＢをＲＦ処理部２０、待機時間計測部４２及び測定開始指示部４４に出力する（ステップＳ１５）。

ＲＦ処理部２０においては、前述のステップＳ１２と同様に、周波数帯域Ｂにおける中間周波数信号を出力する（ステップＳ１６）。

周波数帯域指示装置４０においては、前述のステップＳ３０と同様に、待機時間処理を実行する。

測定開始指示部４４は、周波数帯域指示部４１から周波数帯域指示信号Ｂを受信した場合、波形メモリ３２に格納されている周波数帯域Ａの波形データを測定するための測定開始信号Ａを測定部１１に出力する（ステップＳ１７）。

測定部１１は、波形メモリ３２に格納されている周波数帯域Ａの波形データについて所定の測定を行う（ステップＳ１８）。このステップＳ１８は、図４に示すように、待機時間と並行して待機時間内に実施される。

波形キャプチャ部３０は、周波数帯域Ｂの波形データをキャプチャするためのキャプチャ開始信号Ｂを受信したか否かを判断する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９において、波形キャプチャ部３０は、キャプチャ開始信号Ｂを受信したと判断しなかった場合はステップＳ１９を繰り返す。

一方、ステップＳ１９において、波形キャプチャ部３０は、キャプチャ開始信号Ｂを受信したと判断した場合は、ＡＤＣ３１はフィルタ２４が出力する中間周波数信号をアナログ値の信号からデジタル値の信号に変換し、波形メモリ３２は中間周波数信号に含まれる周波数帯域Ｂの波形データをキャプチャする（ステップＳ２０）。

測定部１１は、波形メモリ３２に格納されている周波数帯域Ｂの波形データについて所定の測定を行う（ステップＳ２１）。

表示部１２は、周波数帯域Ａ及びＢにおける測定データを測定部１１から受信し、測定データを画面に表示する（ステップＳ２２）。なお、図４では、測定ごとに測定データを表示するものとしているが、測定データを一括して表示する構成としてもよい。

以上のように、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１０は、測定部１１が、周波数帯域指示部４１が新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を出力してから待機時間が経過するまでの間に測定を行うので、待機時間と並行して測定を行うことができる。したがって、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１０は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができる。

なお、前述の実施形態において、本発明に係るアナログ回路としてＲＦ処理部２０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定対象の周波数帯域を切り替える機能を有し、周波数帯域の切り替え時に安定時間を要するアナログ回路に適用できるものである。

以上のように、本発明に係る測定装置及び測定方法は、互いに異なる複数の周波数帯域を有する信号の測定時間を短縮することができるという効果を有し、複数の周波数帯域を有する信号を測定する測定装置及測定方法として有用である。

１０スペクトラムアナライザ（測定装置）
１１測定部（測定手段）
１２表示部
２０ＲＦ処理部（アナログ回路）
２１信号混合器（周波数変換手段）
２２局部発振器
２３掃引制御部（局部発振周波数掃引手段）
２４フィルタ
３０波形キャプチャ部（波形キャプチャ手段）
３１ＡＤＣ
３２波形メモリ
４０周波数帯域指示装置
４１周波数帯域指示部（周波数帯域指示手段）
４２待機時間計測部
４３キャプチャ開始指示部
４４測定開始指示部

Claims

互いに異なる複数の周波数帯域を有する被測定信号を処理するアナログ回路（２０）と、
前記アナログ回路の出力信号に含まれる波形データをデジタル値に変換してキャプチャする波形キャプチャ手段（３０）と、
前記波形キャプチャ手段がキャプチャした波形データについて所定の測定を行う測定手段（１１）と、
を備えた測定装置（１０）であって、
前記周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を前記アナログ回路に出力する周波数帯域指示装置（４０）を備え、
前記周波数帯域指示装置は、前記周波数帯域指示信号を出力してから予め定められた待機時間が経過したことを条件に前記波形データのキャプチャを前記波形キャプチャ手段に開始させるものであり、
前記測定手段は、前記周波数帯域指示装置が新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を出力してから前記待機時間が経過するまでの間に前記測定を行うものであることを特徴とする測定装置。
前記アナログ回路は、
指定された周波数帯域で掃引可能な局部発振周波数を有する局部発振信号を発振する局部発振器（２２）と、
前記局部発振器に前記局部発振周波数を掃引させる局部発振周波数掃引手段（２３）と、
前記被測定信号と前記局部発振器の出力信号とを混合して前記被測定信号を中間周波数信号に変換する周波数変換手段（２１）と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記周波数帯域指示装置は、前記局部発振周波数を掃引させる周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を前記局部発振周波数掃引手段に出力する周波数帯域指示手段（４１）を備えたことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
互いに異なる複数の周波数帯域を有する被測定信号を処理するアナログ回路（２０）と、
前記アナログ回路の出力信号に含まれる波形データをデジタル値に変換してキャプチャする波形キャプチャ手段（３０）と、
前記波形キャプチャ手段がキャプチャした波形データについて所定の測定を行う測定手段（１１）と、
を備えた測定装置（１０）を用いた測定方法であって、
前記周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号を前記アナログ回路に出力する周波数帯域指示ステップ（Ｓ１１、Ｓ１５）と、
前記周波数帯域指示ステップにおいて前記周波数帯域指示信号が出力されてから予め定められた待機時間が経過したことを条件に前記波形データのキャプチャを前記波形キャプチャ手段に開始させるキャプチャ開始指示ステップ（Ｓ３３）と、
前記周波数帯域指示ステップにおいて新たな周波数帯域を指示するための周波数帯域指示信号が出力されたことを条件に前記待機時間内に前記測定を行う測定ステップ（Ｓ１８）と、
を含むことを特徴とする測定方法。